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Représentation schématique de la ceinture de Van Allen

La ceinture de radiations de Van Allen, ou plus simplement ceinture de Van Allen, est une zone toroïdale de la magnétosphère de la Terre entourant l'équateur magnétique et contenant une grande densité de particules énergétiques. La rencontre de ces particules avec les molécules de la haute atmosphère terrestre est à l'origine des aurores polaires.

Les instruments embarqués par Spoutnik 2 avaient correctement mesuré les effets de ces ceintures, mais ces informations n’avaient pas pu être reçues par l’URSS, car Spoutnik 2 traversait les régions incriminées à des moments où il n'était pas visible depuis le territoire soviétique.

Cette ceinture ne fut donc décrite qu'un peu plus tard au cours de l'année 1958 par James Alfred van Allen à partir des mesures effectuées par des compteurs Geiger embarqués dans les satellites Explorer 1 et Explorer 3.

On peut, en réalité, considérer qu'elle est constituée de deux zones distinctes appelées « ceinture intérieure » et « ceinture extérieure ».

La première, située entre 700 km et 10 000 km d'altitude, est constituée principalement de protons à haute énergie (jusqu'à plusieurs centaines de MeV à des débits de fluence de plusieurs dizaines de milliers de protons par centimètre carré et par seconde dans les zones les plus intenses) provenant du vent solaire et du rayonnement cosmique, piégés par le champ magnétique terrestre

La ceinture extérieure, plus large, se déploie entre 13 000 km et 65 000 km d'altitude ; elle est constituée d'électrons également à haute énergie (< 5 MeV) à des débits de fluence de l'ordre du millier de particules par centimètre carré et par seconde. Les particules des deux ceintures se déplacent en permanence à grande vitesse entre les parties nord et sud de la magnétosphère.

Bien que les flux ne soient pas strictement isotropes, peu de modèles prennent en compte l'anisotropie car elle s'annule sur plusieurs révolutions orbitales pour un objet typique.

Une exposition, même de courte durée, aux parties les plus intenses de ces ceintures de radiations étant fatale, la protection des astronautes par un blindage adéquat et la sélection de trajectoires minimisant l'exposition est nécessaire^[1]. Seuls les astronautes d'Apollo qui se sont rendus en orbite lunaire ont traversé la ceinture de Van Allen. Leur exposition à la radiation avait été calculée, et ils n'ont pas passé plus d'une heure dans la partie la plus dommageable. Ainsi, la dose de radiation reçue par ces astronautes était de 300 fois inférieure à une dose considérée comme mortelle.

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